DE4036084C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsdrehmoments von Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs, wie sie aus der DE 38 18 980 Al bekannt ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden aus der Fahrzeuggeschwindigkeit zwei Grenzwerte abgeleitet. Der Öff­ nungsgrad der Drossel wird durch Vergleich der Geschwindigkeit des Antriebsrads oder eines entsprechenden Werts mit den ge­ nannten Grenzwerten gesteuert. Wenn die Geschwindigkeit des Antriebsrads zwischen den beiden Grenzwerten liegt, wird die Antriebsgeschwindigkeit des Rads nicht beeinflußt.

Aus der DE 36 44 137 A1 bzw. der DE 39 05 855 A1 sind Vorrich­ tungen zur Beeinflussung des Antriebsdrehmoments von Antriebs­ rädern eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei denen eine Verstell­ geschwindigkeit eines Fahrpedals bzw. einer Drosselklappe erfaßt und gesteuert wird.

In einem Antriebsrad-Schlupfregelsystem für Fahrzeuge ist vorgeschlagen worden, daß der Referenzwert für das Schlupfen oder Rutschen des Antriebsrads, welcher die Realisierung einer geeigneten Rutschgröße ermöglicht, auf der Basis der Öffnungs­ größe einer Beschleunigungseinrichtung korrigiert wird. Wird diese Öffnungsgröße groß, so wird der Referenzwert für das Rutschen des Antriebsrades erhöht. Dies ist beispielsweise in der JP 62-23831 A beschrieben.

Das vorgenannte Antriebsrad-Rutschregelsystem arbeitet effektiv, wenn ein Fahrzeug sportlich, beispielsweise schnell in Kurven, gefahren wird. Es besteht jedoch die Gefahr, daß der Referenzwert für das Rutschen des Antriebsrades zu stark ansteigen kann und die Antriebsrad-Rutschregelfunktion, welche durch das System selbst durchgeführt werden soll, nachteilig beeinflußt wird, wenn die Beschleunigungseinrichtung in voll geöffneter Stellung steht.

Da sich darüber hinaus die Öffnungsgröße der Drosselklappe, welche das Antriebsrad in einen übermäßigen Rutschzustand bringen kann, in Abhängigkeit vom Reibungskoeffizienten der Straßendecke, dem Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis zwischen einem Antriebsmotor und dem Antriebsrad und ähnlichen Größen ändern kann, wird es unmöglich, einen Zusammenhang zwischen dem Rutschen des geregelten Antriebsrades und der Drosselklappen- Öffnungsgröße herzustellen, wenn der Rutschzustand des Antriebsrades mit der Absolutstellung der Drosselklappenöffnung geändert wird. Es wird daher schwierig, dem Fahrerwunsch entsprechend eine feine Änderung des Radrutschens zu realisieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, bei der die Änderung des Referenzwertes für das Schlupfen des Antriebsrades in Abhängigkeit von einem Beschleunigungsstellglied geändert werden kann, ohne daß dabei die Antriebsrad-Schlupfregelfunktion nachträglich beeinträchtigt wird, wobei eine geschlossene Schleife zwischen Mensch und Automobil realisierbar sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Hierdurch wird die Steuerung des Schlupfs von der Änderungsgeschwindigkeit der Öffnungsgröße eines eine Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkenden Stellglieds abhängig gemacht und eine Ziel-Referenzgeschwindigkeit für die Geschwindigkeit des Antriebsrads nach Maßgabe der genannten Änderungsgeschwindigkeit bestimmt.

Die Änderung der Stellung des Beschleunigungsstellglieds wird erfaßt, wobei es sich um einen differenzierten Wert einer Änderung der Stellung des Stellglieds handelt. Wenn die erfaßte Änderung einen positiven Wert besitzt, d. h. wenn die Stellung des Beschleunigungsstellglieds abrupt zunimmt, so arbeitet die Referenzwert-Korrekturanordnung im Sinne einer Erhöhung des Referenzwertes für das Schlupfen des Antriebsrads, während sie bei einem negativen Wert der Änderung den Referenzwert redu­ ziert. Daher kann die Bewegung des Fahrzeugs selbst bei Rege­ lung des Schlupfens des Antriebsrads auf die Betätigung des Stellglieds ansprechen, wobei darüber hinaus der Referenzwert im Sinne der Erhöhung und Verringerung als Funktion der Änderung der Stellung des Stellglieds gesteuert werden kann, so daß seine Änderung momentaner Natur ist. Es ist daher sicherge­ stellt, daß die Antriebsrad-Schlupfregelfunktion nicht nachtei­ lig beeinflußt wird.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie­ len gemäß der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rutschregelsystems.

Gemäß Fig. 2 detektiert ein Hinterrad-Geschwindigkeitsdetektor 1 die Geschwindigkeit Wrl bzw. Wrr des linken bzw. rechten Hinterrades eines Fahrzeugs mit Hinterradantrieb, wobei es sich bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform um das linke und rechte Antriebsrad eines Fahrzeugs handelt. Ein Vorderrad- Geschwindigkeitsdetektor 2 detektiert die Vorderradgeschwindigkeit Wfl bzw. Wfr des linken und rechten Vorderrades, wobei es sich bei dieser Ausführungsform um Mitlauf-Radgeschwindigkeiten handelt. Die durch den Hinterrad-Geschwindigkeitsdetektor 1 detektierte linke und rechte Hinterradgeschwindigkeit Wrl und Wrr werden in eine Antriebsrad-Geschwindigkeitsberechnungsanordnung 3 eingegeben, in der durch Berechnung eines Mittelwertes der linken und rechten Hinterradgeschwindigkeit Wrl, Wrr eine Antriebsradgeschwindigkeit Vw gewonnen wird. Die durch den Vorderrad-Geschwindigkeitsdetektor 2 detektierte linke und rechte Vorderradgeschwindigkeit Wfl, Wfr wird in eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsanordnung 4 eingegeben und einer Operation unterworfen, durch die eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vv als Mittelwert der linken und rechten Vorderradgeschwindigkeit Wfl, Wfr gewonnen wird.

Die durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsanordnung 4 gewonnene Fahrzeuggeschwindigkeit Vv wird in eine Referenzwert- Einstellanordnung 5 eingegeben, in der ein Referenzwert für das Rutschen der Antriebsräder berechnet wird. Diese Referenzwert- Einstellanordnung 5 führt in Abhängigkeit von der in sie eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vv Operationen gemäß den folgenden Gleichungen (1), (2) und (3) aus, um eine erste Referenzgeschwindigkeit V_R1, eine Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP und eine zweite Referenzgeschwindigkeit V_R2 als Referenzwerte für den Antriebsrad-Rutschzustand zu gewinnen.

V_R1=K₁×Vv (1)

V_RP=K_p×Vv (2)

V_R2=K₂×Vv (3)

Darin bedeuten K₁, K_p und K₂ Konstanten, welche der Beziehung K₁<K_p<K₂ gehorchen, woraus sich die Beziehung V_R1<V_RP<V_R2 ergibt.

In den vorstehend angegebenen Gleichungen (1), (2) und (3) gibt die erste Referenzgeschwindigkeit V_R1 einen Referenzwert an, der den Beginn der Rutschregelung für die Antriebsräder, beispielsweise durch Reduzierung der Ausgangsgröße eines Motors, wenn die Antriebsradgeschwindigkeit den Referenzwert übersteigt, auslöst; die Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP gibt eine Antriebsradgeschwindigkeit an, bei der eine geeignete Rutschgröße der Antriebsräder gewonnen wird; die zweite Referenzgeschwindigkeit V_R2 stellt einen Referenzwert dar, welcher so gesteuert wird, daß der Motor eine minimale Ausgangsleistung abgibt, was beispielsweise unter der Annahme erfolgt, daß die Antriebsrad-Rutschgröße übermäßig groß wird, wenn die Antriebsradgeschwindigkeit diesen Referenzwert erreicht. Bei der Ausführung dieser Operationen ist es auch möglich, gleichzeitig den Straßenzustand zu detektieren. Wird die Straßendecke als schlecht beurteilt, was das Auftreten eines Antriebsrad-Rutschens erschwert, so werden die vorgenannten Konstanten K₁, K_p und K₂ im Vergleich zum Fall des Fahrens auf einer normalen Straßendecke auf entsprechend größere Werte eingestellt.

Die Öffnungsgröße R einer Beschleunigungseinrichtung, welche durch einen Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungsgrößendetektor 6 detektiert wird, wird in einen Detektor 7 zur Detektierung der Änderung der Öffnungsgröße der Beschleunigungseinrichtung 7 eingegeben, in dem auf der Basis der Änderung der Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungsgröße gemäß den folgenden Gleichungen (4) und (5) eine Korrekturgröße V_RPap für die Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP berechnet wird, was auf der Basis einer Hysterese von differenzierten Werten der Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungsgröße R und einer Hysterese dieser Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungsgröße R erfolgt. Es handelt sich dabei um Gleichungen für digitale Differentiationfilter.

Darin bedeuten Φ1, Φ2, Φ3, ψ1, ψ2, ψ3 und K₃ Konstanten und die Klammerausdrücke k, k-1, k-2 und k-3 den laufenden Wert, den vorhergehenden Wert, den vorvorhergehenden Wert bzw. den vor dem vorvorhergehenden liegenden Wert.

Die durch die Referenzwert-Einstellanordnung 5 eingestellte Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP wird in eine Referenzwert- Korrekturanordnung 8 eingegeben, welche die Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP gemäß der folgenden Gleichung (6) mit dem durch den Detektor 7 berechneten Korrekturwert V_RPap korrigiert:

V_RP′=V_RP+V_RPap (6)

Die in der Referenzwert-Einstellanordnung 5 eingestellte erste Referenzgeschwindigkeit V_R1 und die in der Antriebsradgeschwindigkeit- Berechnungsanordnung 3 gewonnene Antriebsradgeschwindigkeit Vw werden in eine Regel-Start- und Beendigungs- Beurteilungsanordnung 9 angegeben.

Übersteigt die Antriebsradgeschwindigkeit Vw die erste Referenzgeschwindigkeit V_R1, so erzeugt die Beurteilungsanordnung 9 einen Befehl für den Start der Rutschregelung der Antriebsräder für eine Antriebsrad-Drehmomentreduzierungsanordnung 10.

In dieser Anordnung 10 werden eine korrigierte Zielreferenz­ geschwindigkeit V′_RP von der Referenzwert-Korrekturanordnung 8, die zweite Referenzgeschwindigkeit V_R2 von der Referenzwert- Einstellanordnung 5 und die Antriebsradgeschwindigkeit Vw von der Antriebsrad-Geschwindigkeitsberechnungsanordnung 3 zusammen mit einem Ausgangssignal von der Beurteilungsanordnung 9 eingegeben. Auf diese Weise wird das Antriebsraddrehmoment so gesteuert, daß die Antriebsradgeschwindigkeit Vw gegen die korrigierte Zielreferenzgeschwindigkeit V′_RP konvergiert. Die Antriebsrad-Drehmomentreduzierungsanordnung 10 kann Mittel zur Steuerung des Ausgangsdrehmomentes eines Motors oder Mittel zur Steuerung der Bremskraft für das Fahrzeug enthalten. Die erstgenannten Steuermittel können die Kraftstoffzufuhrmenge zum Motor oder die Ansaugluftmenge begrenzen oder den Zündzeittakt des Motors um einen bestimmten Winkel verzögern. Die zweitgenannten Steuermittel können den einer Bremse zugeführten hydraulischen Druck reduzieren.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Ausführungsform wird im folgenden erläutert.

Auf der Basis einer von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsanordnung 4 erzeugten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv legt die Referenzwert-Einstellanordnung 5 eine erste Referenzgeschwindigkeit V_R1 fest, um die Rutschregeloperation für die Antriebsräder zu starten, wenn die Antriebsradgeschwindigkeit Vw die Referenzgeschwindigkeit V_R1 übersteigt. Weiterhin legt sie eine ein Maß für die Antriebsradgeschwindigkeit Vw darstellende Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP mit einem eine geeignete Rutschgröße realisierenden Pegel fest. Schließlich legt sie eine zweite Referenzgeschwindigkeit V_R2 fest, deren Wert so gesteuert wird, daß das Antriebsraddrehmoment unter der Annahme minimiert wird, daß die Rutschgröße der Antriebsräder übermäßig groß wird, wenn die Antriebsradgeschwindigkeit Vw den zweiten Referenzwert V_R2 erreicht. In der Referenzwert- Korrekturanordnung 8 wird die Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP um den Korrekturfaktor V_RPap korrigiert, der auf der Basis der Änderung der Öffnungsgröße R der Beschleunigungseinrichtung durch den Detektor 7 berechnet worden ist.

Steigt die Antriebsradgeschwindigkeit Vw über die durch die Referenzwert-Einstellanordnung 5 eingestellte erste Referenz­ geschwindigkeit V_R1, so erzeugt die Regel-Start- und Beendigungs- Beurteilungsanordnung 9 einen Befehl, daß die Antriebsrad- Drehmomentreduzierungsanordnung 10 den Rutschregelvorgang für die Antriebsräder startet. Während dieses Vorgangs wird das Antriebsraddrehmoment beispielsweise durch Erhöhung oder Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Motors oder durch Erhöhung oder Verringerung der Bremskraft so geregelt, daß die Antriebsradgeschwindigkeit Vw zwischen der ersten und zweiten Referenzgeschwindigkeit V_R1 und V_R2 gegen die korrigierte Referenzgeschwindigkeit V′_RP konvergieren kann. Bei dieser Ausführungsform erfolgt also die Regelung zur Korrektur des Referenzwertes für das Rutschen der Antriebsräder in der Weise, daß dieser Wert bei einer abrupten Erhöhung der Öffnungsgröße einer Beschleunigungseinrichtung zunimmt und bei einer abrupten Verringerung der Öffnungsgröße abnimmt. Damit kann das Fahrzeug auf den Beschleunigungseinrichtungsbetrieb ansprechen, wodurch ein sportliches Fahren des Fahrzeugs möglich wird. Da der Referenzwert als Funktion der Änderung der Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungsgröße zu- und abnimmt, ist darüber hinaus die Änderung des Referenzwertes momentaner Natur, so daß die Antriebsrad-Rutschregelfunktion nicht nachteilig beeinflußt wird.

In Abweichung von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können die erste Referenzgeschwindigkeit V_R1, die Zielreferenzgeschwindigkeit V_RP und die zweite Referenzgeschwindigkeit V_R2 von der Referenzwert-Einstellanordnung 5 auch in Abhängigkeit von einem Lenkzustand, beispielsweise einer Untersteuerung und Übersteuerung korrigiert werden. Anstelle der Ausnutzung der Zielreferenzgeschwindigkeit als Referenzwert für das Rutschen eines Antriebsrades im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann eine Abänderung dahingehend erfolgen, daß statt dessen die Rutschgröße des Antriebsrades und ein Referenzwert und/oder die Beschleunigung des Antriebsrades und eine Referenzbeschleunigung ausgenutzt werden. Statt der Korrektur des Referenzwertes lediglich auf der Basis der Änderung der Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungsgröße kann dieser Referenzwert auch in Abhängigkeit von einer bestimmten Zeitfunktion nach dem Erreichen eines Maximalwertes durch eine Folge von Korrekturoperationen auf einen ursprünglichen Wert zurückgeführt werden, oder es kann ein korrigierter Wert auf der Basis einer Beschleunigungseinrichtungs- Öffnungsgröße und einer vorgegebenen Tabelle zusätzlich zur Änderung der Öffnungsgröße gewonnen werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Antriebsdrehmoments von Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs nach Maßgabe eines Schlupfs der Antriebsräder mit

• a) einer Anordnung (2, 4) zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vv),
• b) einer Anordnung (1, 3) zur Ermittlung der Geschwindigkeit (Vw) der Antriebsräder,
• c) einer Anordnung (5) zur Berechnung mehrerer voneinander verschiedener Referenzgeschwindigkeiten (V_R1, V_RP, V_R2), von denen eine eine untere Referenzgeschwindigkeit (V_R1) und eine eine Ziel- Referenzgeschwindigkeit (V_RP) ist, aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vv),
• d) einer Anordnung (10) zum Ändern des Antriebsdrehmoments der Antriebsräder,
• e) einer Anordnung (6, 7) zur Ermittlung der Stellung (R) eines eine Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkenden Stellglieds, gekennzeichnet durch
• f) eine Anordnung (8, 9) zur Steuerung der Anordnung (10) zum Ändern des Antriebsdrehmoments der Antriebsräder in Anpassung an eine korrigierte Referenzgeschwindigkeit (V_RP′), die aus der Ziel- Referenzgeschwindigkeit (V_RP) und einem der zeitlichen Änderung () der Stellung (R) entsprechenden Korrekturwert (V_RPap) gebildet ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vv) in einem Bereich ist, der die untere Referenzgeschwindigkeit (V_R1) übersteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (5) zur Berechnung der Referenzgeschwindigkeiten (V_R1, V_RP, V_R2) auch eine obere Referenzgeschwindigkeit (V_R2) berechnet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (6, 7) zur Ermittlung der Stellung (R) des Stellglieds den Korrekturwert (V_RPap) nach Maßgabe einer Hysterese der Stellung (R) und einer Hysterese der zeitlichen Änderung () der Stellung (R) des Stellglieds berechnet.